DE4222965C1 - Contact system for electrical power switching of load and safety devices - has movable contacts on carriers with spring elements to provide snap action operating forces - Google Patents

Contact system for electrical power switching of load and safety devices - has movable contacts on carriers with spring elements to provide snap action operating forces

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DE4222965C1 DE19924222965 DE4222965A DE4222965C1 DE 4222965 C1 DE4222965 C1 DE 4222965C1 DE 19924222965 DE19924222965 DE 19924222965 DE 4222965 A DE4222965 A DE 4222965A DE 4222965 C1 DE4222965 C1 DE 4222965C1
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Abstract

A contact system for use in electrical power switching applications has a number of fixed contacts (14) formed on metal carriers (12). The movable contact pads (18) are mounted at the ends of pivot mounted carrier arms (16). The pivot points are provided by pins (26) that project from a support spindle (38). The contact carrying arms are subjected to the force produced by cost springs (20). One end of each spring is fixed to pins in the carrier and the others to pins (48) reacting against grooves in the main spindle. The spindle moves to control opening and closing of the contacts. The line of action of the spring force provides a snap action effect. USE/ADVANTAGE - Used for load and safety switching. Reliable operation with high current overload.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für einen Schalter, insbesondere für einen Leistungs- bzw. Schutzschalter. Bei derartigen Kontaktsystemen wird zur besseren Reproduzierbarkeit der Kontaktgabe zwischen einem stationären Kontaktträger und einem beweglichen Kontaktarm sowie zur Vereinfachung der Montage die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktarm und dem zugehörigen Anschlußleiter ohne die Verwendung eines flexiblen Verbindungsleiters, insbesondere einer Litze, realisiert.The invention relates to a contact system for a switch, especially for a circuit breaker or circuit breaker. With such Contact systems is used for better reproducibility Contact between a stationary contact carrier and a movable contact arm and to simplify assembly the electrical connection between the contact arm and the associated Connecting conductor without the use of a flexible connecting conductor, especially a strand.

Ein aus der DE-OS 37 41 999 bekanntes Kontaktsystem enthält einen Kontaktarm, der mit einer die erforderliche Kontaktkraft erzeugenden Kontaktkraftfeder verbunden ist und aus einem zweiarmigen Hebel rechteckigen Querschnitts besteht, an dessen einem Ende das bewegliche Kontaktstück befestigt ist und dessen anderes Ende mit einem von Hand betätigbaren oder durch Auslöser auslösbaren Schaltschloß wirkverbunden ist. Der bewegliche Kontaktträger ist mit einem Drehstift schwenkbar in einem Kontaktarmlager gelagert, das aus zwei parallel beabstandeten Pfosten besteht und sich vom Ende des zugehörigen Anschlußleiters erstreckt. Die elektrische Verbindung geschieht über die Innenseiten der Pfosten und die jeweils gegenüber befindlichen Oberflächenteile des Kontaktarmes, wobei elektrisch gutleitendes Material zur Anwendung kommt. Beim Auftreten eines starken Überstromes wird der Kontaktarm unter der Einwirkung der elektrodynamischen Kräfte vom stationären Kontaktstück des Kontaktträgers weggeschwenkt. Die hohen parallelen Ströme durch die Pfosten erzeugen ebenfalls elektrodynamische Kräfte, welche die Pfosten gegen den Kontaktarm pressen und dabei den Übergangswiderstand zwischen diesen Elementen verringern. Bei diesem Kontaktsystem ist es von Nachteil, daß die Gewährleistung einer ausreichenden elektrischen Verbindung zusätzlich eine Klemmeinrichtung für das Kontaktarmlager erfordert, daß keine Maßnahmen zum Lösen verschweißter Kontaktstücke vorgesehen sind und daß der elektrodynamisch verschwenkte Kontaktarm erst durch das mit merklicher Verzögerung wirkende Schaltschloß in der Offenstellung gehalten werden kann, wodurch die Gefahr eines zwischenzeitlichen Wiederschließens und damit des Verschweißens der Kontaktstücke besteht.A contact system known from DE-OS 37 41 999 contains a contact arm with the required contact force generating contact force spring is connected and from a two-armed lever of rectangular cross-section, at the the movable contact piece is attached to one end and its other end with a manually operated or by trigger triggerable switch lock is operatively connected. The mobile Contact carrier can be swiveled in a contact arm bearing with a rotating pin stored that from two parallel spaced posts exists and is from the end of the associated lead extends. The electrical connection is made on the inside the post and the surface parts located opposite each other of the contact arm, being electrically highly conductive Material is used. When a strong overcurrent occurs the contact arm under the influence of the electrodynamic Forces from the stationary contact piece of the contact carrier swung away. The high parallel currents through the posts also generate electrodynamic forces affecting the posts press against the contact arm and thereby the contact resistance decrease between these elements. With this contact system it is disadvantageous that ensuring adequate electrical connection additionally a clamping device for that  Contact arm bearings require that no measures be taken to loosen welded Contact pieces are provided and that the electrodynamic pivoted contact arm only through that with noticeable Delayed key switch held in the open position can be, which creates the risk of interim reclosing and thus the welding of the contact pieces.

Ein weiteres bekanntes Kontaktsystem nach der US-PS 3 033 964 besteht aus einem stationären Kontaktträger mit zwei gegen die Kräfte von Kontaktkraftfedern nachgiebig gelagerten Kontaktstücken und einem Kontaktarm mit zwei endseitig befestigten Kontaktstücken. Der Kontaktarm ist mit einem Schaltschloß verbunden, besteht aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten abgekröpften Streifen und ist am anderen Ende schwenkbar in einem gabelförmigen, sich vom zugehörigen Anschlußleiter erstreckenden Kontaktarmlager mittels eines Lagerstiftes gelagert. Die elektrische Verbindung erfolgt in der Hauptsache über die entsprechenden Innenflächen der Streifen und über die Außenflächen des Kontaktarmlagers, wobei diese Elemente teilweise silberbeschichtet sind. Durch die elektrodynamischen Kräfte wird die Kontaktgabe zwischen diesen Elementen erhöht, allerdings ist auch hier in nachteiliger Weise zusätzlich eine Klemmeinrichtung erforderlich. Einen weiteren Nachteil stellt der hohe technologische Aufwand, insbesondere zur Herstellung der Kontaktarmlagerung und der damit verbundenen elektrischen Verbindung, dar. Elektrodynamisches Öffnen des Kontaktsystems ist nicht vorgesehen.Another known contact system according to US Pat. No. 3,033,964 consists of a stationary contact carrier with two against the Forces of contact force springs of flexibly mounted contact pieces and a contact arm with two contact pieces attached at the end. The contact arm is connected to a key switch, consists of two bent parts arranged in mirror image to each other Stripes and is pivotable in one at the other end fork-shaped, extending from the associated lead Contact arm bearing mounted using a bearing pin. The electrical The main connection is made via the corresponding Inner surfaces of the strips and over the outer surfaces of the Contact arm bearing, these elements partially silver-coated are. The contact is made by the electrodynamic forces increased between these elements, however, is also here a clamping device is also disadvantageously required. Another disadvantage is the high level of technology Effort, especially for the production of the contact arm mounting and the associated electrical connection. Electrodynamic Opening the contact system is not intended.

In der DE-OS 34 11 273 ist ein weiteres Kontaktsystem beschrieben. Der Kontaktarm besteht aus zwei doppelt abgekröpften Kontaktarmstreifen rechteckigen Querschnitts, die lagerseitig um einen mit dem zugehörigen Anschlußleiter integral verbundenen Lagersteg mittels einer Lagerstegöse und eines Lagerstiftes verschiebbar gelagert sind. Im Kontaktarmlager ist weiterhin ein U-förmiges Antriebselement gelagert, das mit einer Schaltwelle und einem Schaltschloß verbunden ist. Durch diese Art der Lagerungen wird zwischen der Schaltwellenachse und dem beweglichen Kontaktstück eine Relativbewegung erzeugt, die ihrerseits eine vorteilhafte Gleitbewegung zwischen den sich schließenden bzw. öffnenden Kontaktstücken bewirkt. Zwischen der Lagerachse und im Mittelbereich des Kontaktarmes gelagerten Nockenfolgerollen greifen beiderseits des Kontaktarmes auf Zug belastete Kontaktkraftfedern an. Hierdurch bildet der Kontaktarm im Zusammenhang mit entsprechend für die Nockenfolgerollen vorgesehene Kurvenflächen des Antriebselementes ein Kippsprungwerk mit einer normalen ersten und einer bei starkem Überstrom elektrodynamisch ausgelösten zweiten Kipplage. Das Zurückkippen des Kontaktarmes in seine Normallage - jedoch bei Offenhaltung der Kontaktstücke - geschieht über eine Wirkverbindung mit dem nachfolgend ausgelösten Schaltschloß. Der Nachteil dieses Kontaktsystems ist der hohe Herstellungsaufwand, insbesondere durch das zusätzliche Erfordernis von Klemmitteln zur Gewährleistung einer ausreichenden elektrischen Verbindung im Kontaktarmlager und durch das zeit- und materialaufwendig herzustellende Kippsprungwerk.In DE-OS 34 11 273 another contact system described. The contact arm consists of two double cranked contact arm strips of rectangular cross-section, the on the bearing side integrally with the associated connecting conductor connected bearing web by means of a bearing eyelet and a bearing pin are slidably mounted. In the contact arm bearing further stored a U-shaped drive element, which with a Switch shaft and a key switch is connected. Through this The type of bearings is between the shaft axis and the  movable contact piece produces a relative movement, which in turn an advantageous sliding movement between themselves closing or opening contact pieces. Between the Bearing axis and cam follower rollers mounted in the middle area of the contact arm grip on both sides of the contact arm loaded contact force springs. This forms the contact arm in connection with correspondingly provided for the cam follower roles Curved surfaces of the drive element a toggle with a normal first and electrodynamically with a strong overcurrent triggered second tilt position. Tilting the Low contact in its normal position - but if the Contact pieces - happens via an active connection with the following triggered switch lock. The disadvantage of this contact system is the high manufacturing effort, especially due to the additional requirement of clamping means to ensure a sufficient electrical connection in the contact arm bearing and due to the time-consuming and material-consuming toggle mechanism.

In der CH-PS 377 431 wird ein Kontaktsystem für einen Schalter gezeigt, bei dem ein Lagerstift für den Kontaktarm exzentrisch zur Schaltwellenachse gelagert ist, wobei die zugbeaufschlagten Kontaktkraftfedern zwischen Kontaktarm und zwei an der Schaltwelle befestigten Schalttraversen angreifen und wobei sich der Lagerstift bei einer instabilen Zwischenstellung des Kontaktarmes in gerader Linie zwischen den Angriffspunkten der Kontaktkraftfedern befindet. In den Schalttraversen sind zusätzlich Ausschnitte vorgesehen, in denen der Lagerstift gleitet. Dieses Kippsprungwerk ist durch die Schalttraversen noch zu materialaufwendig und erfordert infolge des Hindurchsteckens des Lagerstiftes durch die Ausschnitte sowie infolge des notwendigen Vorspannens der Kontaktkraftfedern einen hohen manuellen Montageaufwand. Ein weiterer Nachteil sind die Reibungsverluste des Lagerstiftes in den Ausschnitten bei elektrodynamischem Öffnen des Kontaktsystems. Außerdem muß die Kontaktgabe zwischen dem Kontaktarm und dem zugehörigen Anschlußleiter über einen flexiblen Leiter erfolgen.In CH-PS 377 431 a contact system for a switch shown in which a bearing pin for the contact arm is eccentric is mounted to the shift shaft axis, the tensile Contact force springs between the contact arm and two on the selector shaft attached switch crossbars attack and the Bearing pin in an unstable intermediate position of the contact arm in a straight line between the contact points of the contact force springs located. In the switching crossbars are additional Cutouts are provided in which the bearing pin slides. This Tipping mechanism is still too expensive due to the switching crossbars and requires due to the insertion of the bearing pin through the cutouts and as a result of the necessary Preloading the contact force springs a high manual assembly effort. Another disadvantage is the friction loss of the Bearing pin in the cutouts with electrodynamic opening of the contact system. In addition, the contact between the  Contact arm and the associated connector via a flexible Conductors.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Kontaktsystem der eingangs genannten Gattung bei verringertem technologischen Aufwand ein sicheres Schalten auch bei starken Überströmen zu gewährleisten.The invention is therefore based on the object in a contact system of the type mentioned at the beginning with reduced technological Safe switching effort even with strong overcurrents to guarantee.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kontaktsystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Merkmale a, b, c und d sind aus der DE-OS 34 11 273 bekannt. Die Erfindung unterscheidet sich jedoch durch die Merkmale e, f und g. Durch die Lagerung des Lagerstiftes des Kontaktarmes in der Schaltwelle exzentrisch zu deren Achse wird im Zusammenwirken mit den Kontaktkraftfedern die beim normalen Schalten nützliche Relativbewegung gewährleistet. Durch die Ausbildung des Kontaktarmes mit den Kontaktkraftfedern als einfaches, unaufwendig herzustellendes Kippsprungwerk wird ein sicheres Kippen und damit sicheres Öffnen der Kontaktstücke infolge der durch hohe Überströme erzeugten elektrodynamischen Kraft erreicht. Die Kontaktarmstreifen gewährleisten trotz ihrer einfachen konstruktiven Gestaltung eine sichere elektrische Verbindung vom Kontaktarm zum Lagersteg ohne dem Erfordernis zusätzlicher Klemmittel. Dieser Effekt wird bei hohen Strömen noch durch die elektrodynamisch erzeugten Klemmkräfte erhöht. Insgesamt führt die vorgeschlagene Lösung zu einem sicheren Schalten bis hin zu hohen Überströmen. Eine offene, einen kreissegmentförmigen Teil enthaltende Ausnehmung des Lagersteges für den Lagerstift gestattet die unkomplizierte Herstellung der Verbindung zwischen Lagersteg und Kontaktarm durch einfaches Einschieben des Lagersteges zwischen die Kontaktarmstreifen.This object is achieved by a contact system solved the features of claim 1. The characteristics a, b, c and d are known from DE-OS 34 11 273. The invention distinguishes but by the characteristics e, f and g. Through the Bearing of the contact arm bearing pin in the control shaft eccentric to their axis is in cooperation with the contact force springs the relative movement useful in normal switching guaranteed. By forming the contact arm with the contact force springs as a simple, inexpensive to manufacture Kippsprungwerk becomes a safe tipping and therefore safe Opening of the contact pieces as a result of those generated by high overcurrents electrodynamic force reached. The contact arm strips guarantee despite their simple constructive design a  secure electrical connection from the contact arm to the bearing web without the need for additional clamping means. This effect is high currents due to the electrodynamically generated clamping forces elevated. Overall, the proposed solution leads to safe switching up to high overcurrents. An open, a segment-shaped recess containing the The bearing bar for the bearing pin allows the uncomplicated Establishing the connection between the bearing web and the contact arm by simply inserting the bearing web between the contact arm strips.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kontaktsystems sind den Ansprüchen 2 bis 5 zu entnehmen. Das Angreifen der zugbelasteten Kontaktkraftfeder zwischen im Kontaktarm und in der Schaltwelle angeordneten Federstiften führt zu einem leicht montierbaren Kippsprungwerk. Dabei kann in vorteilhafter Weise die kraftschlüssige Fixierung der Federstifte in den für sie vorgesehenen Ausnehmungen des Kontaktarmes bzw. der Schaltwelle und die kraftschlüssige Fixierung des Lagerstiftes in der Schaltwelle durch die Zugkraft der Kontaktkraftfedern ausgenutzt werden. Beträgt das Verhältnis des Abstandes zur freien Länge der beabstandeten Kontaktstreifen weniger als 1 : 5, dann wird - wie herausgefunden wurde - im Kontaktarmlager eine verbesserte elektrische Verbindung dadurch erreicht, daß die Resultierende aus den elektrodynamischen Anzugs- und Abstoßkräften zusätzlich die Kontaktarmstreifen an den Lagersteg klemmt - und zwar um so stärker, je höher der durchfließende Strom ist. Eine geringe, inseitig gerichtete mechanische Vorspannung der Kontaktarmstreifen erhöht die Klemmwirkung, wobei durch außenseitige Fasen am Lagersteg dessen Einschieben zwischen die Kontaktarmstreifen bei der Montage erleichtert wird.Further advantageous refinements of the contact system according to the invention can be found in claims 2 to 5. The attack the tension-loaded contact force spring between in the contact arm and in the control shaft arranged spring pins leads to an easy to assemble Skip jump. The frictional fixation can advantageously the spring pins in the recesses of the contact arm provided for them or the control shaft and the frictional fixation of the bearing pin in the selector shaft by the tensile force of the contact force springs will. Is the ratio of the distance to the free length of the spaced Contact strips less than 1: 5, then - as found out was - in the contact arm bearing an improved electrical connection thereby achieved that the resultant from the electrodynamic Tightening and repelling forces also the contact arm strips clamps on the jetty - and the stronger, ever higher the current flowing through it. A small, one-sided mechanical bias of the contact arm strips increased the clamping effect, with bevels on the outside of the bearing web inserting it between the contact arm strips during assembly is facilitated.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigtThe invention is based on an exemplary embodiment are explained in more detail. In the accompanying drawing shows

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung mehrerer parallel angeordneter erfindungsgemäßer Kontaktsysteme; Fig. 1 is an exploded view of a plurality of parallel-arranged according to the invention contact systems;

Fig. 2 eine Einzeldarstellung eines zugehörigen Kontaktarmes in der Ansicht von unten; Figure 2 is an individual view of an associated contact arm in a view from below.

Fig. 3 eine stark vereinfachte Darstellung eines der erfindungsgemäßen Kontaktsysteme, und zwar Fig. 3 is a greatly simplified representation of one of the contact systems according to the invention, namely

  • a) im eingeschalteten Zustand,a) when switched on,
  • b) im ausgeschalteten Zustand,b) when switched off,
  • c) im durch einen starken Überstrom elektrodynamisch gekippten Zustand.c) electrodynamically by a strong overcurrent tilted condition.

Nach Fig. 1 besteht jedes der drei parallel angeordneten Kontaktsysteme 10 im wesentlichen aus je einem Kontaktträger 12 mit einem stationären Kontaktstück 14, einem Kontaktarm 16 mit einem beweglichen Kontaktstück 18 und aus zwei zugbeanspruchten Kontaktkraftfedern 20. Jeder Kontaktarm 16 besteht aus zwei Kontaktarmstreifen 22 mit rechteckigem Querschnitt, die nach Fig. 2 spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind, auf der Seite des beweglichen Kontaktstückes 18 miteinander verschweißt sind, auf der entgegengesetzten Seite über eine Länge L parallel zueinander mit einem Abstand A verlaufen und auf dieser Seite je eine Bohrung 24 für einen Lagerstift 26 aufweisen. Zwischen beiden Enden sind die Kontaktarmstreifen 22 mit einer entsprechenden Abkröpfung 27 versehen. Zu jedem Kontaktarm 16 besteht ein zugehöriger Anschlußleiter 28, der in einem Stück zu einem Lagersteg 30 ausgebildet ist. Jeder Lagersteg 30 enthält eine zum Rande offene, erste Ausnehmung 32 mit einem kreissegmentförmigen Teil 34, mit der der Lagersteg 30 zwischen die Kontaktarmstreifen 22 über den dazwischen freistehenden Abschnitt des Lagerstiftes 26 geschoben wird. Zwischen dem Lagerstift 26 und dem Lagersteg 30 treten keine mechanischen Kräfte auf. Die miteinander verschweißten, jedoch noch nicht montierten Kontaktarmstreifen 22 weisen an ihrem dem beweglichen Kontaktstück 18 abgewandten Ende eine geringe Vorspannung zueinander auf, wodurch eine die elektrische Verbindung verbessernde Klemmwirkung dieser Elemente nach der Montage erzielt wird. Durch Fasen (nicht dargestellt) an den Außenflächen des Lagersteges 30 wird das Einfügen desselben zwischen die Kontaktarmstreifen 22 bei der Montage erleichtert. Jeder Kontaktträger 12 ist U-förmig aus einem weiteren Anschlußleiter 36 herausgebildet.According to FIG. 1, each of the three contact systems 10 arranged in parallel essentially consists of a contact carrier 12 with a stationary contact piece 14 , a contact arm 16 with a movable contact piece 18, and two tensile contact force springs 20 . Each contact arm 16 consists of two contact arm strips 22 with a rectangular cross section, which are mirror-inverted to one another according to FIG. 2, are welded to one another on the side of the movable contact piece 18 , run parallel to one another at a distance A over a length L and on this side each have a bore 24 for a bearing pin 26 . The contact arm strips 22 are provided with a corresponding offset 27 between both ends. For each contact arm 16 there is an associated connecting conductor 28 which is formed in one piece to form a bearing web 30 . Each bearing web 30 contains a first recess 32 which is open to the edge and has a part 34 in the form of a segment of a circle, with which the bearing web 30 is pushed between the contact arm strips 22 over the free-standing section of the bearing pin 26 therebetween. No mechanical forces occur between the bearing pin 26 and the bearing web 30 . The contact arm strips 22 which are welded to one another but not yet assembled have a slight pretension to one another at their end facing away from the movable contact piece 18 , as a result of which a clamping effect of these elements which improves the electrical connection is achieved after assembly. Chamfering (not shown) on the outer surfaces of the bearing web 30 makes it easier to insert it between the contact arm strips 22 during assembly. Each contact carrier 12 is formed in a U-shape from a further connecting conductor 36 .

Das Schließen und Öffnen des Kontaktsystems 10 erfolgt normalerweise über die kraftschlüssige Bewegungsübertragung von einer Schaltwelle 38 auf den Kontaktarm 16. Die Lagerstege 30 sowie die Kontaktarme 16 werden mittels der seitlich über die Kontaktarmstreifen 22 herausragenden Teile ihrer Lagerstifte 26 in entsprechend ausgebildeten zweiten Ausnehmungen 40 der Schaltwelle 38 gelagert, wodurch das Kontaktarmlager gebildet wird. Die Lagerstifte 26 befinden sich in der Schaltwelle 38 bezüglich zur Schaltwellenachse 42 in parallelem Abstand. Zwischen dem kontaktseitigen und dem lagerseitigen Ende der Kontaktarmstreifen 22 ist je eine kreisförmige dritte Ausnehmung 44 für einen beidseitig des Kontaktarmes 16 vorstehenden, gemeinsamen ersten Federstift 46 vorgesehen. Zweite Federstifte 48 gleicher Länge sind in einer den ersten Federstiften 46 abgewandten Position in je einer entsprechend ausgebildeten vierten Ausnehmung 50 in der Schaltwelle 38 angeordnet.The closing and opening of the contact system 10 normally takes place via the non-positive movement transmission from a switching shaft 38 to the contact arm 16 . The bearing webs 30 and the contact arms 16 are supported by means of the parts of their bearing pins 26 which protrude laterally beyond the contact arm strips 22 in appropriately designed second recesses 40 in the control shaft 38 , as a result of which the contact arm bearing is formed. The bearing pins 26 are located in the selector shaft 38 at a parallel distance from the selector shaft axis 42 . Between the contact-side and the bearing-side end of the contact arm strips 22 , a circular third recess 44 is provided for a common first spring pin 46 projecting on both sides of the contact arm 16 . Second spring pins 48 of the same length are arranged in a position averted from the first spring pins 46 in a correspondingly designed fourth recess 50 in the control shaft 38 .

Nachdem die Lagerstifte 26 mit ihren zugehörigen Kontaktarmen 16 und Lagerstegen 30 in die zweiten Ausnehmungen 40 und die zweiten Federstifte 48 in die vierten Ausnehmungen 50 eingelegt worden sind, werden die Lagerstifte 26 und die zweiten Federstifte 48 in einfacher Weise durch die Zugkraft der beiderseits der Kontaktarme 16 an die ersten und zweiten Federstifte 46 und 48 angebrachten Kontaktkraftfedern 20 in diesen Positionen gehaltert. Durch Schwenken der Schaltwelle 38 um ihre Schaltwellenachse 42 werden die Kontaktarme 16 entsprechend verschwenkt. Wenn sich die stationären und beweglichen Kontaktstücke 14 und 18 beim Ein- oder Ausschalten in gegenseitigem Eingriff befinden, findet durch das Zusammenwirken der Kontaktkraftfedern 20 mit der Exzentrizität zwischen Schaltwellenachse 42 und Lagerstiften 26 eine Relativbewegung dieser Kontaktstücke in Richtung der Längsausdehnung der Kontaktarme 16 statt. Diese Relativbewegung führt einerseits durch Reiben zu einer Selbstreinigung der Kontaktstücke 14, 18 und andererseits zu einer Erleichterung des Aufbrechens eventuell miteinander verschweißter Kontaktstücke.After the bearing pins 26 with their associated contact arms 16 and webs 30 have been inserted into the second recesses 40 and the second spring pins 48 into the fourth recesses 50 , the bearing pins 26 and the second spring pins 48 are easily removed by the tensile force of the contact arms on both sides 16 attached to the first and second spring pins 46 and 48 contact force springs 20 held in these positions. By pivoting the control shaft 38 about its control shaft axis 42 , the contact arms 16 are pivoted accordingly. If the stationary and movable contact pieces 14 and 18 are in mutual engagement when switched on or off, the interaction of the contact force springs 20 with the eccentricity between the control shaft axis 42 and bearing pins 26 results in a relative movement of these contact pieces in the direction of the longitudinal extension of the contact arms 16 . This relative movement leads on the one hand to the self-cleaning of the contact pieces 14, 18 by rubbing and on the other hand to facilitate the breaking open of any welded contact pieces.

Aus den Fig. 3a, 3b und 3c sind der eingeschaltete, der ausgeschaltete und der gekippte Zustand des Kontaktsystems 10 stark vereinfacht dargestellt. Diese Zustände werden über die Schaltwelle 38 durch ein nicht dargestelltes, handbetätigbares Schaltschloß bewirkt. Zum Auslösen des Schaltschlosses werden ebenfalls nicht dargestellte, allgemein bekannte Auslöser, beispielsweise Bimetallauslöser oder Magnetauslöser, verwendet. Die Schaltwelle 38, der in ihr gelagerte Kontaktarm 16 und die zwischen der Schaltwelle 38 und dem Kontaktarm 16 angreifenden, zugbeanspruchten Kontaktkraftfedern 20 bilden ein leicht herzustellendes Kippsprungwerk. Die normale erste Kipplage des Kippsprungwerkes wird in dem eingeschalteten, dem ausgeschalteten sowie einem nicht dargestellten ausgelösten Zustand eingenommen. Die Richtungen des über den Kontaktarm 16 und den oberen Teil des Kontaktträgers 12 geführten Stromes sind entgegengesetzt. Dadurch und durch die konstruktive Ausbildung des Kontaktarmes 16 wird eine elektrodynamische Kraft erzeugt, die der Kontaktdruckkraft der Kontaktkraftfedern 20 entgegenwirkt. Diese elektrodynamische Kraft führt bei starken Überströmen, insbesondere Kurzschlußströmen, zu einem sehr schnellen Aufreißen des Kontaktsystems 10. Das geschieht durch ein schnelles Verschwenken des Kontaktarmes 16 um die Achse seines Lagerstiftes 26 im Gegenuhrzeigersinn, wobei das Kippsprungwerk eine instabile überstreckte Stellung überschreitet, die durch die geradlinige Anordnung der Angriffspunkte der Kontaktkraftfedern 20 und des dazwischenliegenden Lagerstiftes 26 gekennzeichnet ist. Nach Überwindung des Überstreckungszustandes fällt das Kippsprungwerk ausreichend bedämpft in eine zweite Kipplage gemäß Fig. 3c, wodurch ein erneutes Schließen der Kontaktstücke 14, 18 und damit die Gefahr eines Verschweißens dieser Kontakte sicher verhindert wird; diese Gefahr bestände sonst durch das Nachlassen der elektrodynamischen Kräfte infolge der sinkenden Stromstärke. Durch den langsameren Magnetauslöser wird nachfolgend das Schaltschloß ausgelöst, wodurch der Kontaktarm 16 mit der Schaltwelle 38 weiter im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird. Diese Schwenkbewegung des Kontaktarmes 16 wird durch ein mit dem nicht dargestellten Schaltergehäuse verbundenes Begrenzungselement 52 begrenzt. Dadurch durchläuft das Kippsprungwerk in umgekehrter Richtung erneut seine überstreckte Stellung und kippt danach wieder in die erste Kipplage zurück.From Figs. 3a, 3b and 3c of the turned-on, the power-down and tilted state of the contact system 10 are illustrated in highly simplified. These states are brought about via the switching shaft 38 by a not-shown, manually operated switching lock. Well-known triggers, for example bimetallic triggers or magnetic triggers, are also used to trigger the switch lock. The selector shaft 38 , the contact arm 16 mounted in it and the tension-loaded contact force springs 20 which engage between the selector shaft 38 and the contact arm 16 form an easily produced tilting spring mechanism. The normal first tilting position of the tilting spring mechanism is assumed in the switched-on, the switched-off and a triggered state (not shown). The directions of the current conducted via the contact arm 16 and the upper part of the contact carrier 12 are opposite. As a result of this and through the design of the contact arm 16 , an electrodynamic force is generated which counteracts the contact pressure force of the contact force springs 20 . In the case of strong overcurrents, in particular short-circuit currents, this electrodynamic force leads to the contact system 10 being torn open very quickly. This is done by a rapid pivoting of the contact arm 16 about the axis of its bearing pin 26 in the counterclockwise direction, the toggle mechanism exceeding an unstable overstretched position, which is characterized by the linear arrangement of the points of contact of the contact force springs 20 and the intermediate bearing pin 26 . After overcoming the overstretched state, the toggle mechanism falls sufficiently cushioned into a second tilting position according to FIG. 3c, which reliably prevents the contact pieces 14, 18 from closing again and thus the risk of these contacts being welded; this danger would otherwise exist due to the decrease in electrodynamic forces as a result of the falling current. The switching lock is subsequently triggered by the slower magnetic release, whereby the contact arm 16 with the switching shaft 38 is pivoted further counterclockwise. This pivoting movement of the contact arm 16 is limited by a limiting element 52 connected to the switch housing (not shown). As a result, the toggle mechanism runs through its extended position again in the opposite direction and then tilts back into the first tipping position.

Der über den Kontaktarm 16 geleitete Strom teilt sich im Bereich der beabstandeten Kontaktarmstreifen 22 in zwei parallele, gleichsinnige Ströme auf. Dadurch wird eine elektrodynamische Kraft erzeugt, welche die Kontaktarmstreifen 22 durch gegenseitige Anziehung gegen den Lagersteg preßt. Dieser vorteilhaften Klemmwirkung, welche die elektrische Verbindung im Kontaktarmlager verbessert, ist eine ebenfalls elektrodynamisch hervorgerufene Abstoßkraft im Bereich des Stromüberganges zwischen Lagersteg 30 und Kontaktarmstreifen 22 entgegengerichtet. Es wurde festgestellt, daß die Resultierende beider vorgenannten Kräfte mit Sicherheit eine Klemmwirkung hervorruft, wenn der Abstand A der Kontaktarmstreifen 22 kleiner als der fünfte Teil der beabstandeten Länge L ist. Die Wirkung der Klemmkräfte erhöht sich in vorteilhafter Weise mit zunehmendem Strom.The current conducted via the contact arm 16 is divided into two parallel, same-directional currents in the region of the spaced-apart contact arm strips 22 . This produces an electrodynamic force which presses the contact arm strips 22 against the bearing web by mutual attraction. This advantageous clamping effect, which improves the electrical connection in the contact arm bearing, is counteracted by a likewise electrodynamically induced repulsive force in the region of the current transition between the bearing web 30 and the contact arm strip 22 . It has been found that the resultant of the two aforementioned forces will certainly produce a clamping effect if the distance A between the contact arm strips 22 is less than the fifth part of the spaced length L. The effect of the clamping forces increases with increasing current in an advantageous manner.

Claims (5)

1. Kontaktsystem für einen Schalter, insbesondere für einen Leistungs- bzw. Schutzschalter, wirkverbunden mit einem Schaltschloß und einer Schaltwelle (38), mit folgenden Merkmalen:
  • a) ein Kontaktträger (12) trägt ein stationäres Kontaktstück (14),
  • b) ein Anschlußleiter (28) ist integral mit einem Lagersteg (30) verbunden,
  • c) ein aus zwei Kontaktarmstreifen (22) rechteckigen Querschnitts bestehender beweglicher Kontaktarm (16) ist an beiden Seiten mit Kontaktkraftfedern (20) verbunden, trägt einerseits ein bewegliches Kontaktstück (18) und ist andererseits an dem Lagersteg (30) gelagert,
  • d) der Kontaktarm (16) kann eine normale erste Kipplage oder eine elektrodynamisch ausgelöste zweite Kipplage einnehmen und aus der zweiten in die erste Kipplage mittels des auslösenden Schaltschlosses zurückgeführt werden,
  • e) die Kontaktarmstreifen (22) sind spiegelbildlich zueinander einfach abgekröpft, kontaktstückseitig verbunden und lagerseitig parallel beabstandet, so daß durch die konstruktive Auslegung die an den Kontaktarmstreifen (22) angreifenden resultierenden elektrodynamischen Kräfte Klemmkräfte gegen den Lagersteg (30) sind,
  • f) ein Lagerstift (26) für den Kontaktarm (16) ist exzentrisch zur Schaltwellenachse (42) in der Schaltwelle (38) gelagert und von einer offenen, einen kreissegmentförmigen Teil (34) enthaltenden Ausnehmung (32) im Lagersteg (30) umgriffen und
  • g) die zugbeaufschlagten Kontaktkraftfedern (20) greifen zwischen Kontaktarm (16) und Schaltwelle (38) an, wobei sich der Lagerstift (26) bei einer instabilen Zwischenstellung des Kontaktarmes (16) in gerader Linie zwischen den Angriffspunkten der Kontaktkraftfedern (20) befindet.
1. Contact system for a switch, in particular for a circuit breaker or circuit breaker, operatively connected to a switch lock and a switching shaft ( 38 ), with the following features:
  • a) a contact carrier ( 12 ) carries a stationary contact piece ( 14 ),
  • b) a connecting conductor ( 28 ) is integrally connected to a bearing web ( 30 ),
  • c) a movable contact arm ( 16 ) consisting of two contact arm strips ( 22 ) with a rectangular cross section is connected on both sides to contact force springs ( 20 ), on the one hand carries a movable contact piece ( 18 ) and on the other hand is mounted on the bearing web ( 30 ),
  • d) the contact arm ( 16 ) can assume a normal first tilt position or an electrodynamically triggered second tilt position and can be returned from the second to the first tilt position by means of the triggering switching lock,
  • e) the contact arm strips ( 22 ) are simply angled in mirror image to one another, connected on the contact piece side and spaced parallel on the bearing side, so that due to the design, the resulting electrodynamic forces acting on the contact arm strips ( 22 ) are clamping forces against the bearing web ( 30 ),
  • f) a bearing pin ( 26 ) for the contact arm ( 16 ) is mounted eccentrically to the selector shaft axis ( 42 ) in the selector shaft ( 38 ) and is encompassed by an open recess ( 32 ) containing a segment ( 34 ) in the bearing web ( 30 ) and
  • g) the tensile contact force springs ( 20 ) engage between the contact arm ( 16 ) and the selector shaft ( 38 ), the bearing pin ( 26 ) being located in an unstable intermediate position of the contact arm ( 16 ) in a straight line between the points of contact of the contact force springs ( 20 ).
2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kontaktarm (16) ein erster Federstift (46) und mit der Schaltwelle (38) ein zweiter Federstift (48) verbunden ist und die Kontaktkraftfedern (20) zwischen erstem und zweitem Federstift (46, 48) angreifen.2. Contact system according to claim 1, characterized in that with the contact arm ( 16 ) a first spring pin ( 46 ) and with the switching shaft ( 38 ) a second spring pin ( 48 ) is connected and the contact force springs ( 20 ) between the first and second spring pin ( 46, 48 ). 3. Kontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Kontaktkraftfedern (20) der erste Federstift (46) in einer Ausnehmung (44) im Kontaktarm (16) und/oder der zweite Federstift (48) in einer Ausnehmung (50) in der Schaltwelle (38) kraftschlüssig gehaltert werden.3. Contact system according to claim 2, characterized in that by means of the contact force springs ( 20 ) the first spring pin ( 46 ) in a recess ( 44 ) in the contact arm ( 16 ) and / or the second spring pin ( 48 ) in a recess ( 50 ) in the shift shaft ( 38 ) are non-positively supported. 4. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der beabstandeten Kontaktarmstreifen (22) größer als das Fünffache des Abstandes (A) ist.4. Contact system according to claim 1, characterized in that the length (L) of the spaced contact arm strips ( 22 ) is greater than five times the distance (A). 5. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktarmstreifen (22) im vormontierten Zustand lagerseitig um einen geringen Betrag nach innen vorgespannt und die Außenflächen des Lagersteges (30) angefast sind.5. Contact system according to claim 1, characterized in that the contact arm strips ( 22 ) in the preassembled state are preloaded on the bearing side by a small amount and the outer surfaces of the bearing web ( 30 ) are chamfered.
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